线性光耦

一种用于模拟信号隔离的光耦器件

线性光耦是一种用于模拟信号隔离的光耦器件，和普通光耦一样，线性光耦真正隔离的是电流。线性光耦能够保护被测试对象和测试电路，并减小环境干扰对测试电路的影响。

定义

原理

线性光耦的隔离原理与普通光耦没有差别，只是将普通光耦的单发单收模式稍加改变，增加一个用于反馈的光接受电路用于反馈。这样，虽然两个光接受电路都是非线性的，但两个光接受电路的非线性特性都是一样的。这样，就可以通过反馈通路的非线性来抵消直通通路的非线性，从而达到实现线性隔离的目的。

线性光耦的分类

线性光耦器件又分为两种：无反馈型和反馈型；

1.无反馈型线性光耦器件实际上是在器件的材料和生产工艺上采取一定措施(使得光耦器件的输入输出特性的非线性得到改善。但是，由于发光二极管和光电三极管的固有特性，改善十分有限。这种光耦器件主要用于对线性区的范围要求不大的情况，例如开关电源的电压隔离反馈电路中经常使用的PC816A和NEC2501H等线性光耦。由于开关电源在正常工作时的电压调整率不大，通过对反馈电路参数的适当选择，就可以使光耦器件工作在线性区。但由于这种光耦器件只是在有限的范围内线性度较高，所以不适合使用在对测试精度以及范围要求较高的场合。

2.另一种线性光耦是反馈型器件。其作用原理是将普通光耦的单发单收模式稍加改变，增加一个用于反馈的光接受电路用于反馈。这样虽然两个光接受电路都是非线性的，但两个光接受电路的非线性特性都是一样的，这样，就可以通过反馈通路的非线性来抵消直通通路的非线性，从而达到实现线性隔离的目的。与前面介绍过的普通光耦器件线性化使用的原理类似，只不过它在生产工艺上采取了一定措施，使同一片器件中的2个光耦的特性更加趋于一致。这种器件例如德州仪器公司曾经出品现已停产的TIL300A，CLARE公司生产的LOC系列线性光耦，惠普公司生产的HCNR200/201线性光耦等。

基本参数

线性度:HCNR200:0.25[%],HCNR201:0.05[%];

线性系数 K3:HCNR200:15[%],HCNR201:5[%];

信号带宽:直流到大于 1MHz.

实际应用

如果对被测试量的量程变化范围要求较大、精度要求较高时，使用反馈型线性光耦器件无疑是比较合适的。但是，在光耦的线性化使用或者说在使用线性光耦器件的过程中，其线性度往往并不能完全令人满意。根据实践经验，关键在于要充分理解光耦器件自身的一些特点以及在光耦器件中使用反馈机制改善线性度的原理。只要在设计过程中合理地选择器件和小心设计电路，即使采用普通光耦器件，也同样能达到很好的效果，这里要注意以下几点：

1、必须充分认识到光耦为电流驱动型器件，要合理选择反馈电路中所使用的运放，必须保证运放拥有合适的负载能力，以便在正常工作时驱动。

2、当采用普通光耦器件时，要尽量采用多光耦器件，而不要采用单光耦器件，因为多个光耦集成在一片芯片上有利于从材料及工艺的角度保证多个光耦之间特性趋于一致，而正是由于多个光耦特性的一致才保证了反馈对改善线性的作用。

3、由于线性光耦在使用过程中引入了反馈机制，所以不适用于被测信号变化太快或者频率很高的场合。根据以上原则，使用普通光耦器件和反馈型线性光耦器件是可以成功地在电力直流系统监控模块中实现对直流母线电压信号的采集与隔离的，其线性度和精度都是令人满意的。

线性选取

在设计光耦反馈式开关电源时必须正确选择线性的型号及参数，选取原则如下：

①的电流传输比(CTR)的允许范围是50%～200%。这是因为当CTR5.0mA)，才能正常控制单片开关电源IC的占空比，这会增大光耦的功耗。若CTR>200%，在启动电路或者当负载发生突变时，有可能将单片开关电源误触发，影响正常输出。

②推荐采用线性，其特点是CTR值能够在一定范围内做线性调整。

③由英国埃索柯姆(Isocom)公司、美国摩托罗拉公司生产的4N××系列(如4N25 、4N26、4N35)，目前在国内应用地十分普遍。鉴于此类呈现开关特性，其线性度差，适宜传输数字信号(高、低电平)，因此不推荐用在开关电源中。

应用举例

多路输出式电源变换器电路如图3所示。其输入电压为36V到90V的准方波电压，三路输出分别为：UO1=+5V(2A)，UO2=+15V(0.17A)，UO3=－15V(0.17A)。现将UO1定为主输出，其电压调整率SV=±0.4%；UO2和UO3为辅输出，总电源效率可达75%～80%。电路中采用一片TOP104Y型三端单片开关电源集成电路。主输出绕组电压经过VD2、C2、L1和C3整流滤波后，得到+5V电压。VD2采用MBR735型35V/7.5A肖特基二极管。两个辅输出绕组及输出电路完全呈对称结构。因为±15V输出电流较小，故整流管VD4和VD5均采用UF4002型100V/1A的超快恢复二极管。由线性光耦CNY17-2和可调式精密并联稳压器TL431C构成光耦反馈式精密开关电源，可以对+5V电压进行精密调整。反馈绕组电压通过VD3、C4整流滤波后，得到12V反馈电压。由P6KE120型瞬态电压抑制器和UF4002型超快恢复二极管构成的漏极钳位保护电路，能吸收由高频变压器漏感形成的尖峰电压，保护芯片内部的功率场效应管MOSFET不受损坏。

? 外部误差放大器由TL431C组成。当 5V输出电压升高时，经R3、R4分压后得到的取样电压，就与TL431C中的2.5V带隙基准电压进行比较，使其阴极电位降低，LED的工作电流IF增大，再通过线性光耦IC2（CNY17-2）使控制端电流IC增大，TOP104Y的输出占空比减小，使UO1维持不变，达到稳压目的。 5V稳压值UO1则由TL431C、光耦中的LED正向压降来设定。R1是LED的限流电阻。误差放大器的频率响应由C5、R2和C6来决定。C5的作用有三个：滤除控制端上的尖峰电压；决定自动重启动频率；与R2一起对控制回路进行补偿。

全国各地天气预报查询

上海市

云南省

云南省

云南省

云南省

云南省